Способ разработки нефтяного пласта циклическим заводнением Советский патент 1990 года по МПК E21B43/22 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно .к разработке нефтяных месторождений заводнением.

Целью изобретения является повышение нефтеотдачи гидрофильного пласта и сокращение сроков его разработки,

В пласт циклически закачивают воду с величиной поверхностного натяжения на границе раздела фаз нефть - вода, равной 25-45 мН/м, а период закачки уменьшенного объема воды составляет 20-30% ОТ периода закачки увеличенного объема при сохранении расчетного объема закачки воды.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Вытеснение нефти из пласта при циклическом заводнении происходит посредством двух процессов: процесса вытеснения нефти под действием шру- гого перераспределения давления в пласте (действует гидродинамическое давление ) и под действием капиллярной пропитки (действует капиллярное давление ).

Капиллярное давление Р , под действием которого пр.оисходит капиллярная пропитка, определяется по уравнению .

т, - 26etr COS0

где

РККR

капиллярное давление;

(1)

СП

00

00 00 GD

6Н

R

поверхностное натяжение на границе вода - нефть; радиус капилляра; j 0 - угол смачивания. i Из формулы (I) следует, ;что чем меньше бд , тем меньше величина Р. , При , , Поэтому при циклической закачке вод с низким1 значениями поверхностного натяжения (к .ним относятся воды, добываемые попу но с нефтью или из других близлежа- :щих горизонтов, обычно закачиваемые I обратно в залежь ) не будет добывать Iнефть за счет капиллярной пропитки. Кроме того, широко применяемые различные добавки ПАВ к закачиваемой воде, а также применение ьшциллярных растворов и 1 |елочей для поверхностного натяжения, приводит к Iзначительному снижению капиллярного :давления и, тем самым, к нейтрализации капиллярных сил в пласте. Придание закачиваемой воде высокого значения поверхностного натяжения мН/м по сравнению с низ- мН/м) приводит к возрастанию капиллярного давления Р (см„ :формулу 1) и к активизации-тем самым процесса капиллярной пропитки. Кроме того, активизация капиллярной проннт ;Ки приводит к увеличению дебитов до- ;бываго11хих скважин, что ведет к сокращению сроков разработки месторождения и увеличению текущей добычи нефти. Увеличение скорости капиллярной пропитки пластов в результате циклической закачки в залежь .воды с высоким значением поверхностного натяжения позволяет существенно сократить продолжительность периода умень шенной закачки воды, так как требуемое время для интенсивного проявления процесса капиллярной пропитки значительно уменьшается (табл.1), а коэффициент нефтеподачи в интервале уменьшенной закачки более 20% практически не изменяется (табл.2).

Результаты экспериментов по циклическому вытеснению нефти водой с повышенным значением поверхностного на тяжения (морская вода) приведены в табл.2.

Проектирование разработки нефтяных месторождений с циклической закачкой воды в залежь должно начинаться с подготовки или выбора водь, характеризующейся .высоким значением величины поверхностного натя

10

J5

35

5888644

жения (25-45 мН/м) , после чего вода Циклически закачивается в пласт.

Все необходимые параметры цикли- ческого заводнения рассчитываются по известным формулам:

WP с -ju-m-l -k- , (2) где td - относительная частота циклов;

Wj- рабочая абсолютная частота

колебаний расхода; с - коэффициент упругости породы

и жидкости; ,1,т,

k - вязкость, пористость, длина и проницаемость пласта соответственно .

Установлено, что оптимальное значение w 2.

«-ГТ

ИЛИ t

2х

(3)

5

5

0

где х

7т пьезопровод- ность пласта;

t - длительность цолуцик- ла нестационарного воздействия.

Практика разработки нефтегазовых месторождений показала, что-в основном; (на 80% и более) процесс перераспределения давления в нефтяных пластах при нестационарных возмущениях (что происходит при циклической закачке) заканчивается за первые 20- 30% времени, необходимого для полного окончания процесса перераспределения давления. Этот вывод следует и из уравнения (4) восстановления (или снижения) пластового давления в остановленной (или пущенной) скважине

/,г,Г1Л- 1 2,25Х Р(0- 1 --Т5

35

+ Q-И Ьвн

4- rr.k-h

Int, (4)

5 (t) - изменение пластового давления за время t, Также известно, что скорость капиллярной нропитки, которая интенсивно проявляется в период уменьшенной закачки воды в залежь, имеет максимальное значение в начальный момент, а затем с течением времени снижается практически до нуля. Наиболее суп ественно (до 80% и более) скорос.ть капиллярной пропитки снижается за отрезок времени., (начальный), равный 20-30% от всего отрезка времени, по истечении которого скорость капиллярной пропитки падает до нуля

(т.е. заканчивается перераспределей нефти в пласте за счет капиллярной пропитки). Этот вывод также вытекае из анализа уравнения

(5)

где V - скорость капиллярной пропики;

t - время пропитки; 6 - поверхностное натяжение. .Из уравнения (3) следует, что при увеличении 6 , например, от 0,005 до 0,045 мН/м (в 9 раз) , скорость капиллярной пропитки увеличивается в 3 раза (или на 3001), что и позволяет существенно сократить продолжительность периода уменьшенной закачки воды в залежь.

Таким образом, в обоих случаях основные процессы, протекающие при циклической закачке (перераспределение давления и капиллярная пропитка за счет которых увеличивается добыча нефти, практически заканчиваются (на 80% и более) за начальный отрезок времени, равный 20-30% всего времени, необходимого для полного завершения процессов.

На чертеже представлены графические зависимости давления (Р) и скорости капиллярной пропитки (V ) от времени. Зависимости построены в .относительных единицах по формулам (5) и (1).

Из графиков видно, что давление Р и скорость капиллярной пропитки V существенно изменяются за первые 20- 30% всего временного интервала. Остаток (20-30%) изменяется уже примерно за 80% временного интервала.

В связи с тем, что основные процессы, вызванные циклической закачкой - перераспределение давления и капиллярнгя пропитка, практически заканчиваются за 20-30% времени, необ- ходимого для их полного окончания., более эффективно использовать именно этот период време ш, составляющий 20-30% от расчетного, на период уменьшенной закачки воды в залежь. По данному способу (сокращенный период уменьшенной закачки) компенсация дефицита закачки, вызванного периодом уменьшенной закачки, в период увеличенной закачки будет проводиться следующим образом.

25

15

20

35

40

10

0

Среднем уровню закачки в 5000 м /сут соответствует 208,3 м /ч. Периоду уменьшенной закачки воды продолжительностью 14,4 ч (30% от 2 суток) соответствует 62,5 (30% .от 208,3 м/ч). За период уменьшенной закачки (14,4 ч j в залежь будет закачано:

62,5x14, м воды.

При необходимости сохранения среднего уровня закачки в 208,3 м- /ч это количество составило бы 208,,4 2999,5 м . Дефицит закачки за 14,4 ч соответственно составляет 2999,5- ,5 м

В период увеличенной закачки продолжительностью 2 сут это количество должно дополнительно компенсировать дефицит закачки, вызванный периодом уменьшенной закачки. Поэтому за период увеличенной закачки должно быть закачано 10000 м(количество воды за закаченное за 2 сут при среднем уровне закачки) + 2099,5 м (дефицит закачки) 12099,5 м (соответствует 252,1 ).

Таким образом, при темпе закачки 252,1 м /ч за период увеличенной закачки будет полностью покрыт дефицит закачки, вызванный периодом уменьшенной закачки. Формула изобретения

Способ разработки нефтяного пласта циклическим заводнением, включающий добычу нефти через добывающие скважины и закачку расчетного объема воды с периодами увеличенной и уменьшенной закачки через нагревательные скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения нефтеотдачи гидрофильного пласта и сокращения сроков его разработки, в пласт закачивают воду с поверхнос ным натяжением на границе с нефтью 25-45 мП/м, а период закачки уменьшенного объема воды составляет 20-30% от периода закачки увелиг енного-объема при сохранении расчетного объема закачки воды.

Т а б л и ц а 1

1:аблица2

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности для разработки нефтяных месторождений. Цель - повышение нефтеотдачи гидрофильного пласта и сокращение сроков разработки нефтяного пласта. Для этого в пласт закачивают воду с величиной поверхностного натяжения на границе с нефтью, равной 25-45 мН/м. Период закачки уменьшенного объема воды устанавливают равным 20-30% от периода закачки увеличенного объема при сохранении расчетного объема закачки воды. Т.о. вытеснение нефти из пласта при циклическом заводнении происходит посредством двух процессов: первый процесс - вытеснение нефти - под действием упругого перераспределения давления в пласте, второй - под действием капиллярной пропитки. Применение способа приводит также к увеличению дебитов добывающих скважин. 1 ил., 2 табл.

Процент, который составляет период уменьшенной закачки от периода увеличенной закачки , %

10 15 20 25 30 40 50 70 100

Коэффициент нефтеотдачи, %

62

63 . 65 69 68 70 69 69. 70 69